2020版高考化学大二轮优选习题 专题二 化学基本理论 专题突破练8 化学反应速率与化学平衡

2020版高考化学大二轮优选习题 专题二 化学基本理论 专题突破练8 化学反应速率与化学平衡

专题突破练8　化学反应速率与化学平衡 一、选择题(本题包括8个小题,每小题8分,共64分)‎ ‎1.(2018福建厦门高三质检)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)‎ ΔH=-198 kJ·mol-1,在V2O5存在时,该反应的机理为V2O5+SO22VO2+SO3(快)　4VO2+O22V2O5(慢)‎ 下列说法正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.反应速率主要取决于V2O5的质量 B.VO2是该反应的催化剂 C.逆反应的活化能大于198 kJ·mol-1‎ D.增大SO2的浓度可显著提高反应速率 答案C 解析由反应机理可得,V2O5是该反应的催化剂,反应速率与催化剂V2O5的质量有一定关系,但主要取决于催化剂V2O5的表面积,故A、B都错误;ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能=-198 kJ·mol-1,所以逆反应的活化能大于198 kJ·mol-1,故C正确;使用催化剂可以显著提高反应速率,增大SO2的浓度可以提高反应速率(不是显著提高),故D错误。‎ ‎2.(2018山东济宁高三期末)将0.2 mol·L-1 KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2的是(　　)‎ A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色 B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成 C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成 D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色 答案A 8‎ 解析0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合,KI过量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液中仍含有Fe3+,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故A项正确;由于KI过量,因此KI和AgNO3溶液产生黄色沉淀,不能说明溶液中存在I-,故B项错误;该反应生成Fe2+,向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故C项错误;该反应生成I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色,不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,故D项错误。‎ ‎3.(2018河北定州中学高补质检)反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一密闭容器中进行,下列说法或结论能够成立的是 (　　)‎ A.当v正(CO)=v正(H2)时,反应达平衡状态 B.其他条件不变仅将容器的体积缩小一半,再次平衡时H2O(g)的平衡浓度可能是原来的2.1倍 C.保持体积不变,充入少量He使体系压强增大,反应速率一定增大 D.其他条件不变,适当增加C(s)质量会使平衡正向移动 答案B 解析正逆反应速率相等时达到平衡状态,故A项错误;其他条件不变仅将容器的体积缩小一半,平衡逆向移动,再次平衡时H2O(g)的平衡浓度可能是原来的2.1倍,故B项正确;保持体积不变,充入少量He使体系压强增大,反应物浓度不变,反应速率不变,故C项错误;增加固体的质量,平衡不移动,故D项错误。‎ ‎4.(2018福建晋江季延中学高三检测)在催化剂作用下用乙醇制乙烯,乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位:mL·min-1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。‎ 在410~‎440 ℃‎温度范围内,下列说法不正确的是(　　)‎ A.当乙醇进料量一定时,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高 B.当乙醇进料量一定时,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大 C.当温度一定时,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小 D.当温度一定时,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大 答案A 8‎ 解析根据图像,当乙醇进料量一定时,随乙醇转化率增大,乙烯选择性逐渐升高,但温度高于‎430 ℃‎时,乙烯选择性逐渐降低,故A项错误,B项正确;根据题左图,当温度一定时,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小,故C项正确;根据题右图,当温度一定时,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大,故D项正确。‎ ‎5.(2018湖北襄阳第五中学高三模拟)碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为Al2O3(s)+‎3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)。在温度、容积恒定的反应体系中,CO的浓度随时间的变化关系如图曲线甲所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A.在不同时刻都存在关系:3v(N2)=v(CO)‎ B.c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率 C.从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均反应速率 D.维持温度、容积不变,若减少N2的物质的量进行反应,曲线甲将转变为曲线乙 答案D 解析根据化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比分析,3v(N2)=v(CO),A项正确;c点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间,为一氧化碳的瞬时速率,B项正确;题给图像中a、b点分别对应浓度和时间,因此从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均反应速率,C项正确;维持温度、容积不变,若减少N2的物质的量进行反应,平衡逆向进行,达到新的平衡状态与原来的平衡状态不同,D项错误。‎ ‎6.(2018河北沧州教学质量监测)某科研小组利用如下反应消除NO和CO的污染:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=x kJ·mol-1。T ℃时,在容积为‎2 L的恒容密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO,保持温度不变,5 min末达到平衡状态,此时c(N2)=0.4 mol·L-1。下列说法中不正确的是(　　)‎ A.x<0‎ B.α(NO)=80%‎ C.0~5 min内,v(CO)=0.16 mol·L-1·min-1‎ D.保持温度不变,若再向上述平衡体系中充入2 mol NO和2 mol CO,重新达到平衡时,c(N2)=0.8 mol·L-1‎ 答案D 解析该反应ΔS<0,若要使反应自发进行,则必须为放热反应,故ΔH<0,即x<0,故A项正确;5 min时达到平衡状态,c(N2)=0.4 mol·L-1,则n(N2)=0.4 mol·L-1×‎2 L=0.8 mol,根据方程式可知反应中Δn(NO)=Δn(CO)=1.6 mol,则NO的转化率α(NO)=×100%=80%,故B项正确;v(NO)=‎ 8‎ ‎=0.16 mol·L-1·min-1,故C项正确;5 min时达到平衡状态,n(NO)=n(CO)=(2-1.6) mol=0.4 mol,则平衡时c(NO)=c(CO)=0.2 mol·L-1,又因为c(N2)=0.4 mol·L-1,c(CO2)=0.8 mol·L-1,所以该反应的平衡常数K=。保持温度不变,再充入2 mol NO和2 mol CO,平衡向右移动,假设重新达平衡时,c(N2)=0.8 mol·L-1,则平衡转化率不变,各物质的浓度分别为c(NO)=c(CO)=0.4 mol·L-1,c(CO2)=1.6 mol·L-1,则Qc=≠K,故假设不成立,即重新达到平衡时c(N2)≠0.8 mol·L-1时,此时反应正向进行,达到新平衡时,c(N2)>0.8 mol·L-1,故D项错误。‎ ‎7.(2018天津耀华中学高三月考)T ℃时,在一固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)C(s)　ΔH<0,按照不同配比充入A、B,达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示,下列判断正确的是(　　)‎ A.T ℃时,该反应的平衡常数值为4‎ B.c点没有达到平衡,此时反应向逆反应方向进行 C.若c点为平衡点,则此时容器内的温度高于T ℃‎ D.T ℃时,直线cd上的点均为平衡状态 答案C 解析根据平衡常数的表达式,K=,故A项错误;c点没有达到平衡,若要达到平衡,应向d点移动,A、B的浓度降低,说明平衡向正反应方向移动,故B项错误;如果c点达到平衡,此时的平衡常数小于T ℃时的平衡常数,说明平衡向逆反应方向移动,即升高温度,C项正确;平衡常数只受温度的影响,与浓度、压强无关,因此曲线ab是平衡线,D项错误。‎ ‎8.如图所示,向A、B中均充入1 mol X、1 mol Y,起始时A、B的体积都等于‎1 L。在同温、同压和催化剂存在的条件下,关闭活塞K,使两容器中都发生反应X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g)　ΔH<0,达平衡时,A的体积为‎1.4 L。下列说法错误的是(　　)‎ 8‎ A.两容器中的反应分别达到平衡时,反应物X的反应速率:v(B)>v(A)‎ B.A容器中X的转化率为80%‎ C.平衡时的压强:pAB 答案D 解析A为恒压过程,B为恒容过程,该反应为气体体积增大的反应,反应过程中B的压强大于A,反应物X的反应速率:v(B)>v(A),故A正确;A中达到平衡时混合气体的物质的量为1.4×2 mol=2.8 mol,增多0.8 mol,根据反应X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g),每有1 mol X参加反应,生成物增多1 mol,现增多0.8 mol,则反应了0.8 mol X,故A容器中X的转化率为80%,故B正确;A为恒压过程,B为恒容过程,该反应为气体体积增大的反应,反应过程中B的压强大于A,平衡时的压强:pA”“<”或“=”)p2。 ‎ 下列图像正确的是　　　　　。 ‎ 8‎ ‎(3)已知反应Ⅱ的ΔH=-41.1 kJ·mol-1,CO键、O—H键、H—H键的键能分别为803 kJ·mol-1,464 kJ·mol-1、436 kJ·mol-1,则CO中碳氧键的键能为　　　　　 kJ·mol-1。 ‎ ‎(4)对于反应Ⅲ,若平衡时再充入CO2,使其浓度增大到原来的2倍,则平衡向　　　　　　　(填“正反应”或“逆反应”)方向移动;当重新平衡后,CO2的浓度　　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 ‎ 答案(1)K1·K2·K3　bc　(2)>　BD　(3)1 072.9　(4)正反应　不变 解析(1)根据题意,反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相加可得反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),则该反应的平衡常数K=K1·K2·K3;根据质量守恒定律,容器内混合物的质量始终不变,不能判断达到平衡状态,a错误;H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化,说明正逆反应速率相等,能够判断达到了平衡状态,b正确;C为固体,反应后气体的质量增大,容器的体积不变,则混合气体的密度不再变化,能够判断达到了平衡状态,c正确;形成a mol H—H键的同时断裂‎2a mol H—O键描述的都是正反应速率,不能判断达到了平衡状态,d错误;(2)根据反应Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　K1,相同温度条件下,减小压强,平衡正向移动,氢气的产率增大,因此p1>p2;减小压强,平衡正向移动,与图像不符,A项错误;根据表格数据,升高温度,氢气的产率增大,说明平衡正向移动,与图像吻合,B项正确;升高温度,平衡正向移动,水的含量减少,降低压强,平衡正向移动,水的含量减少,与图像不符,C项错误;升高温度,平衡正向移动,平衡常数增大,与图像吻合,D项正确。(3)设CO中碳氧键的键能为x kJ·mol-1,反应Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH=-41.1 kJ·mol-1=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(x+464×2) kJ·mol-1-(803×2+436) kJ·mol-1,解得x=1 072.9;(4)反应Ⅲ.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s),若平衡时再充入CO2,使其浓度增大到原来的2倍,相当于增大压强,平衡正向移动;温度不变,平衡常数不变,K=,则重新平衡后,CO2浓度不变。‎ ‎10.(2018安徽六安示范高中联盟高三期末)(18分)汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:‎ ‎(1)T ℃下,在一容积不变的密闭容器中,通入一定量的NO和CO,用气体传感器测得不同时间时NO和CO的浓度如下表:‎ 时间/s ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ c(NO)/‎ ‎10-4 mol·L-1‎ ‎10.0‎ ‎4.50‎ c1‎ ‎1.50‎ ‎1.00‎ ‎1.00‎ c(CO)/‎ ‎10-3 mol·L-1‎ ‎3.60‎ ‎3.05‎ c2‎ ‎2.75‎ ‎2.70‎ ‎2.70‎ 则c2较合理的数值为　　　　　(填字母标号)。 ‎ A.4.20 ‎B.4.00‎ 8‎ C.2.95 D.2.85‎ ‎(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为‎2 L的恒容密闭容器中,进行反应H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:‎ 实验 组 温度/‎ ‎℃‎ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所 需的时间 ‎/min H2O CO CO H2‎ ⅰ ‎650‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎2.4‎ ‎1.6‎ ‎5‎ ⅱ ‎900‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎1.6‎ ‎0.4‎ ‎3‎ ⅲ ‎900‎ a b c d ‎1‎ 若a=2,b=1,则c=　　　　,三组实验对应平衡常数的关系K(ⅰ)　　　K(ⅱ)　　　K(ⅲ)(填“>”“<”或“=”)。 ‎ ‎(3)控制反应条件,CO和H2可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示:‎ ‎①合成二甲醚的最佳氢碳比为　　　　　　　。 ‎ ‎②甲醇使用不当会导致污染,可用电解法消除这种污染。其原理是电解CoSO4、稀硫酸和CH3OH的混合溶液,将Co2+氧化为Co3+,Co3+再将CH3OH氧化成CO2,Co3+氧化CH3OH的离子方程式为 ‎ ‎　。 ‎ 答案(1)D　(2)0.6　>　=　(3)①1.0　②6Co3++CH3OH+H2OCO2↑+6Co2++6H+‎ 解析(1)由表中数据可知4 s时反应达到平衡,1~3 s内CO浓度变化量为3.05×10-3 mol·L-1-2.75×10-3 mol·L-1=3×10-4 mol·L-1,该2 s内平均每秒内变化量为1.5×10-4 mol·L-1,随反应进行反应速率减小,该2 s中前1 s内CO浓度变化量应大于1.5×10-4 mol·L-1,则2 s时CO的浓度小于3.05×10-3 mol·L-1-1.5×10-4 mol·L-1=2.9×10-3 mol·L-1,故2 s时CO的浓度应介于2.75×10-3~2.9×10-3 mol·L-1之间,选项中只有2.85×10-3 mol·L-1符合。‎ ‎(2)由实验组ⅱ数据,根据“三段式”:‎ ‎　　　　　　　　H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)‎ 初始浓度/(mol·L-1) 0.5 1 0 0‎ 转化浓度/(mol·L-1) 0.2 0.2 0.2 0.2‎ 平衡浓度/(mol·L-1) 0.3 0.8 0.2 0.2‎ 8‎ 可得‎900 ℃‎时该反应的平衡常数K=‎ 在实验ⅲ中,当a=2,b=1时,根据“三段式”:‎ ‎　　　　　　　　H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)‎ 初始浓度/(mol·L-1) 1 0.5 0 0‎ 转化浓度/(mol·L-1) 0.5- 0.5-‎ 平衡浓度/(mol·L-1) 0.5+‎ 根据转化关系可得0.5-,则d=1-c,根据相同温度下平衡常数相等可得,解得c=0.6;‎650 ℃‎时根据“三段式”可得 ‎　　　　　　H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)‎ 初始浓度/(mol·L-1) 1 2 0 0‎ 转化浓度/(mol·L-1) 0.8 0.8 0.8 0.8‎ 平衡浓度/(mol·L-1) 0.2 1.2 0.8 0.8‎ 则平衡常数K=,又因为平衡常数只与温度有关,则三组实验对应平衡常数的关系K(ⅰ)>K(ⅱ)=K(ⅲ)。‎ ‎(3)①根据图像可知氢碳比为1.0时合成二甲醚的转化率最高,则合成二甲醚的最佳氢碳比为1.0。②根据电子得失守恒、原子守恒以及电荷守恒可知Co3+氧化CH3OH的离子方程式为6Co3++CH3OH+H2OCO2↑+6Co2++6H+。‎ 8‎